Assemblaggio robotizzato e bimanuale con introduzione di un sistema di controllo visivo

The increasing request for implementation of automatic methodologies aimed at problem solving, has favoured a great increase in the usage of robots, or in general of automatic devices, in industrial plants of the most diverse types. Starting from totally automated assembly lines, composed only of industrial robots, we arrive to hybrid assembly lines, in which a human-robot collaboration happens. This new robot integration with human work has been possible thanks to a new kind of manipulator. Lightweight Dual Arm robots, such as ABB YuMi or Rethink Baxter, are now a commercial product with relatively low costs. This new kind of robot is useful mainly for a reason: it has a great adaptability to the environment. Thanks to their really low weight, these robots can be easily moved around, and thanks to their structure, they can do assembly operation, autonomously or in collaboration with an operator, without using fixtures. However, the set of problems that can be solved using only the manipulator is limited. The vision can help to increase the number of solvable problems. In assembly operation, the greatest part of the body to be assembled has a particular shape, or structure, that must fit with the shape, or structure, of a corresponding object. A robot without sensors doesn’t have a way to recognize the technical features of the manipulated objects, and vision can give it that knowledge. This thesis proposes the assembly of a lab pipe with the introduction of vision control. The problem will be addressed from a geometric point of view and a control algorithm for its solution will be implemented. Experimental results on a dual arm robot manipulator will be shown.

La crescente richiesta di metodologie automatiche per la risoluzione di svariati problemi ha favorito un grande incremento dell’utilizzo di robot, o in generale dispositivi automatizzati, nei settori industriali di tutte le tipologie. A partire da linee di produzione totalmente automatizzate costituite da soli robot industriali, si arriva a linee di assemblaggio ibride, in cui avviene una collaborazione tra uomo e robot. Questa nuova integrazione di robot con l’uomo è stata possibile grazie ad una nuova tipologia di manipolatore. I robot leggeri a doppio braccio, come ad esempio YuMi di ABB e Baxter di Rethink, sono ora un prodotto commerciale, facilmente reperibile e con costi relativamente bassi. Questa tipologia di robot è utile principalmente per un motivo: ha una grandissima adattabilità all’ambiente di lavoro. Grazie al peso bassissimo, questi robot sono facilmente trasportabili e, grazie alla loro struttura, riescono a svolgere operazioni di assemblaggio, autonomamente o in collaborazione con un operatore, senza servirsi di punti fissi di appoggio nell’ambiente di lavoro. L’insieme di problemi risolvibili dal solo manipolatore è però limitato. A tal proposito, per aumentare la dimensione di questo insieme, la visione può essere di aiuto. Nelle operazioni di assemblaggio, infatti, la maggior parte dei corpi assemblabili ha una particolare forma, o struttura, che deve combaciare con la forma, o struttura, corrispondente di un altro oggetto. Un robot senza sensori non ha modo di riconoscere le caratteristiche tecniche negli oggetti che manipola e la visione può fornire queste conoscenze. A tal riguardo, questa tesi propone l’assemblaggio di una pipetta da laboratorio con necessaria introduzione di un controllo di visione. Si discuteranno il problema dal punto di vista geometrico e l’algoritmo di controllo implementato per la sua soluzione. Verranno mostrati anche risultati sperimentali su un manipolatore robotico a doppio braccio.